黑果腺肋花楸花青素抗氧化功能的研究进展

孙智谋，周旭，张佳霖，李涛

（吉林省轻工业设计研究院，吉林长春130021）

黑果腺肋花楸花青素抗氧化功能的研究进展

孙智谋，周旭，张佳霖，李涛

（吉林省轻工业设计研究院，吉林长春130021）

黑果腺肋花楸果实中含有丰富的花青素、类黄酮、多酚类等抗氧化元素，是清除人体内自由基最有效的天然抗氧化剂，与其它抗氧化剂不同的是，它能够通过血脑屏障，直接保护大脑和神经系统，具有抗氧化、抗炎、抗菌、降血糖、防治心血管疾病、抗肿瘤等多种药理作用，受到国内外医药和食品界的广泛重视。综述近年来国外黑果多酚类化合物的抗氧化功能及其研究概况，旨在为我国开发黑果保健食品、药品提供一定的理论基础。

黑果腺肋花楸；花青素；抗氧化

黑果腺肋花楸（Aronia melanocarpa）英文名：Black chokeberry，原产于北欧、北美，是集食用、药用和生态价值于一身的珍贵灌木树种，果实含有丰富的营养和生物活性物质，含花青素、黄酮、多酚、胡萝卜素等多种物质，有助于清除体内重金属，增强免疫系统功能。在欧美作为民间药物已有相当长的历史。不仅如此，它还具有可观的观赏价值、生态价值。

1 黑果化学成分

花青素属于酚类化合物中类黄酮类。基本结构包含二个苯环，并由一个3碳的单位连接（C6-C3-C6）。花青素经苯基丙酸路径和类黄酮合成途径生成。黑果果实中富含花青素、黄酮（鲜果含量高达0.25%～ 0.35%）、多酚是已知植物中含量最高的。根据现有文献资料，黑果提取物的总多酚含量高于其他莓类产品，范围在（192±1.1）mg/g～（714.1±7.4）mg/g之间，而花青素的含量范围是5.9 mg/g～（404.5±4.9）mg/g。黑果果实还含有多种维生素和矿质元素等物质，其中一些特定物质包括花青色素-3-半乳糖苷、表儿茶素、槲皮素、咖啡酸、飞燕草色素、二甲花翠素、矮牵牛配基、天竺葵色素、芍药花青素。

黑果腺肋花楸的组分和性质与种植的品种有关，不同品种的果汁提取率、多酚的含量、花青素和原花青素、抗氧化能力均有明显的差异[1]。鲜果储藏时间和温度对多酚类化合物和花青素的含量以及抗氧化性能均产生很大的影响。多酚类化合物含量以及这些化合物的抗氧化能力都将随着储藏时间延长而减少，这些属性与储藏的温度密切相关，且差异显著。黑果最佳的储藏温度为3℃，在3℃储藏6个月后，黑果多酚类化合物的含量及其抗氧化活性将降低30%，花青素含量将减少80%；在23℃下储藏6个月后，黑果多酚类化合物的含量将降低50%，而其抗氧化活性将降低70%，花青素含量减少高达约90%[2]。

2 黑果及黑果产品的健康属性和用途

多酚是改善毛细血管和血管的结构与机能的非常重要的物质，还有助于刺激和改善循环系统。花青素具有深入细胞保护细胞膜不被自由基氧化的作用，是唯一一个具有能透过血脑屏障而对脑细胞提供抗氧化保护作用能力的抗氧化剂，可保护脑神经不被氧化，保护大脑不受有害化学物质和毒素的伤害，在欧美地区广泛应用于医药和功能食品工业。2007年美国农业部对黑果等276种可食用的物种进行了对比实验，发现黑果的抗氧化能力名列第一。研究表明，氧自由基吸收能力高的食物可以提高血液中的抗氧化剂水平10%到20%。

黑果主要用作原料产品，如果汁、果酒、葡萄酒、利口酒、果冻、果酱和提取物。黑果提取物主要用于果汁和糖浆的生产以及药丸和药片形式的膳食补充剂，黑果提取物有时也用作食品着色剂。

2.1 抗氧化性质

黑果中多酚类化合物的含量高，特别是花青素，赋予了黑果强大的抗氧化性能。果实的抗氧化作用与维生素C和维生素E、β-胡萝卜素、矿物质如锌、铜、硒的存在有关。多酚类化合物可直接作为自由基清除剂，不但抑制促氧化作用酶的活性，而且增加抗氧化酵素的活性[3]。此外，多酚在维生素C和维生素E再生中发挥增效剂的作用。

在黑果花青素中，花青色素3-阿拉伯糖苷具有最强的自由基清除属性，它是一个强促氧化作用酶的抑制剂，与黑刺李和金银花的花青素相比，黑果花青素具有更强的自由基清除活性。黑果花青素对紫外线辐射引起的膜的脂质体脂质氧化具有更高的抗氧化活性。芬兰的艾斯蒂博士（Dr.A H Arstilla）在实验中发现，太阳可以杀死人类50%的皮肤细胞。但是如果用花青素加以保护，则大约有85%的皮肤细胞可以幸免于死。动物模型研究表明，黑果果汁中多酚类化合物和花青素色素使周边血粒细胞免于由超氧化物阴离子引起的电离辐射，强大的抗氧化性能使黑果可以有效地用于与氧化应激有关疾病的预防和治疗，尤其是糖尿病[4]。

黑果及其产品的抗氧化性质已经逐渐为人们所共识，特别是那些患有非传染性疾病人群的共识，Pilaczynska等[5]研究报道，连续1个月给波兰划船团队的成员每日摄入黑果果汁150 mL（含花青素23 mg/ 100 mL），可减少运动性血红细胞的氧化损伤，增加血浆的抗氧化潜力。Kardum等[6]研究发现，连续3个月给25位健康女性摄入100 mL黑果果汁，每天3次，可增加红细胞中超氧化物歧化酶（SOD）和谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）等抗氧化酵酶的活性和保护这些细胞的细胞膜免于被脂质过氧化作用。

2.2 抗炎作用

花青素具有减缓心血管发炎的功效，人体发炎时要释放出一种名叫组胺的化合物，它可诱发许多疾病，花青素抑制产生组胺需要的酶，防止生成组胺，从而减轻发炎。花青素是组胺的著名的抑制剂，但它并不阻碍其它的酶。

据报道，黑果提取物和果汁的抗炎特性与抑制白细胞介素-6、白细胞介素-8（IL-8）以及肿瘤坏死因子-α等炎症性细胞因子的释放有关。Appel等[7]研究发现，黑果汁通过抑制人体外周单核细胞中IL-6、IL-8、TNF-α的分泌以及对NF-κB组成性激活的抑制，从而抑制肿瘤细胞的生存和增殖，增强人体的免疫系统功能。此外，由于硒是机体抗氧化系统组成成分谷胱甘肽过氧化物酶的必需成分，添加微量元素硒的黑果汁将增加对人体周围单核细胞抗炎作用，通过抑制NF-κB组成性激活、细胞因子分泌以及前列腺素E2（PGE2）的合成，增加了对小鼠巨噬细胞RAW264.7抗炎作用。

Ohgami等[8]（2005）研究了黑果腺肋花楸提取物对脂多糖所致眼色素层炎大鼠的抗炎作用，发现在动物模型中，黑果提取物通过抑制PGE2和TNF-α的释放、阻断一氧化氮合成酶（NOS）和环氧化酶（COX-2）蛋白的表达，对大鼠的眼睛产生抗炎效应并提示提取物通过这种机理有保护视力可能。

Zapolska-Downar等[9]发现，黑果提取物通过抑制内皮细胞间黏附分子1和VCAM-1的表达以及减少核转录因子（NF-κB）组成性激活及其调节产物的基因表达和内活性氧（ROS）在体外形成活化作用来实现对人体主动脉内皮细胞产生抗炎作用。

2.3 抗菌性能

每年数以百万计的世界各地的人们都会因大肠杆菌导致尿路感染。众所周知，小红莓是对预防泌尿道感染具有很好的效果，但研究表明，黑果浆果的效果是小红莓的5到10倍，由于黑果浆果中含有高剂量奎尼酸，这是预防和治疗尿路感染的主要原因。黑果对大肠杆菌、蜡样芽胞杆菌、金黄色葡萄球菌、绿脓杆菌等具有抗菌活性以及对导致尿路感染的细菌有抗菌作用[10]。

根据Handeland等[11]研究发现 ，增加黑果汁的摄入量对患尿路感染的人群起到强大的抗菌作用，在挪威养老院，持续3个月每日摄取89 mL或156 mL的黑果果汁，患者的发病率分别平均降低38%和55%。考虑到抗炎性能[7]，根据黑果提取物和果汁的抗菌活性[11]，可以认为黑果浆果产品对由细菌引起的免疫性疾病具有保护和治疗的作用。

3 黑果产品的医用研究

美国哈曼博士于1956年提出了自由基衰老学说认为：衰老是由于细胞正常代谢过程中产生的自由基的有害作用造成的。除了遗传因素外，现代人的衰老、生病以及死亡基本上都与自由基的侵害有关。有超过100种以上的疾病与自由基有关，包括各种癌症、心脑血管疾病、动脉硬化、心脏病、糖尿病等，消除自由基侵害最便捷最有效的办法就是及时补充抗氧化剂，而黑果花青素是迄今为止所发现的最强效的自由基清除剂，尤其是其体内活性，更是其他抗氧化剂无法比拟的。目前已发现花青素对100多种疾病具有直接或间接的预防治疗作用。

3.1 对糖尿病的预防和治疗

日益增长的非传染性疾病的发病率，包括糖尿病、心血管疾病、癌症等是现代工业化国家一个重要的公共卫生问题[12]。预测，到2025年确诊的糖尿病患者的人数将增加到至少3亿。Ⅱ型糖尿病（非胰岛素依赖糖尿病）的病因与胰岛素分泌不足和减少这种激素对组织和器官的敏感性有关，已经证实，黑果提取物及其产品可以减少胰腺胰岛炎症，增加葡萄糖代谢，对胰岛素分泌有促进作用，因此降低患糖尿病的风险[13]。

绿原酸具有调节葡萄糖和脂肪新陈代谢的功能，降低血液葡萄糖含量、减轻糖尿病症状[14]。根据Ruginǎ等[4]研究发现，黑果提取物可增加β-胰腺TC-3细胞增殖和促进胰腺分泌的胰岛素。此外，黑果果汁中的成分和黑果提取物在动物模型中被发现能够间接地增加对胰岛素的敏感性和减少小肠粘膜麦芽糖酶的活性[15]。Simeonov等[16]对黑果果汁对糖尿病患者饮食的影响一文报道，连续3个月给21位患病6-17年非胰岛素依赖糖尿病患者每日摄入黑果果汁200 mL发现，患者的空腹血液中葡萄糖的浓度从（13.28±4.55）mmol/ L降到（9.10±3.05）mmol/L，同时降低患者脂质浓度、总胆固醇、糖化血红蛋白（HbA1c）的浓度，其中糖化血红蛋白从9.39 g/100 mL降到7.49 g/100 mL、总胆固醇从6.45 mmol/L降到5.05 mmol/L和血脂从2.92 mmol/L降到1.7 mmol/L。因此，黑果提取物可以成功地用于减少代谢综合症的症状。营养学家和临床医生建议服用黑果及其产品可以预防治疗糖尿病。

3.2 心血管系统疾病

花青素能够改善血液循环，恢复失去的微血管功效，加强脆弱的血管，因而使血管更具弹性。研究发现，花青素能明显抑制低密度脂蛋白（LDL-C）氧化和血小板聚集，而这两种物质是造成动脉硬化和心血管疾病的主要原因。2002年波兰军事医学科学院Kowalczyk等发现，黑果花青素对治疗心血管病人的“氧化应激”是非常有效的。Putter等研究表明，花色苷能明显抑制血小板凝聚且比阿司匹林更加安全。

Malinowska等[17]通过体外诱发半胱氨酸的模型研究发现，黑果提取物可体外延长凝血时间，抑制血小板聚集，凝血酶诱发的纤维蛋白原聚合，降低了纤维蛋白聚合的最大速度并稳定健康的人血浆中纤维蛋白形成，这表明黑果提取物可以有效的预防和治疗动脉粥样硬化和血管损伤引起胆固醇沉积。

Sikora等[18]连续1-2月给38位代谢综合征患者服用100 mg的黑果提取物，结果导致血脂的改善和止血参数如纤维蛋白原水平、最大的凝固时间、血浆凝血时间、凝块稳定时间、纤维蛋白溶解时间、凝血酶生成时间等的正常化。Kowalczyk等[19]连续30 d给16位高胆固醇血症患者服用黑果提取物（以胶囊的形式，每粒含有80 g花青素）每天3次，可以增加过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶的活性以及锌的浓度（拥有抗氧化性质），降低了红细胞中铜、铅、铝的浓度。2007年波兰华沙医科大学以及波美拉尼亚的医科大学动脉粥样硬化研究中心对接受他汀类药物治疗至少6个月（20 mg/d剂量的辛伐他汀）的44患者曾患心肌梗塞的病人进行研究。结果发现与安慰剂相比，发现类黄酮显著降低血清8-isoprostans和Ox-LDL水平以及hsCRP MCP-1水平，此外脂联素水平显著增加并降低血压。

3.3 抗癌作用

癌症也是因自由基毁坏遗传物质（DNA）而导致的，而花青素清除自由基的功效，亦可让癌细胞无法顺利扩散，借此保护更多健康的细胞免于被癌细胞侵蚀。另一方面有些癌症透过溶解组织和细胞的物质形成肿瘤，这些癌细胞产生溶解酶和蛋白酶，而花青素能保护蛋白质不受蛋白酶的影响。

动物模型和体外模型的研究结果表明，由于黑果提取物及其产品强大的抗氧化作用，保护健康的细胞免受自由基引起的氧化损伤，促使致癌细胞的死亡，并且能够阻止肿瘤细胞的细胞周期，可以有效地预防癌症的发生[20]。Malik等[17]发现，黑果提取物通过阻断G1/G0和G2/M细胞周期，抑制人类HT-29结肠癌细胞的生长，阻滞同时伴有p27KIPI和p21WAFI基因蛋白表达上调，细胞周期蛋白基因A和B的表达下降。据赵等[21]对比黑果、葡萄和越桔等提取物对HT-29细胞阻滞作用的研究发现，黑果提取物对结肠癌HT-29细胞具有更强的抑制作用，黑果汁的抗癌特性对人类结肠癌Caco-2细胞增殖具有非常显著抑制作用，果汁可以抑制30%～40%肿瘤细胞增殖和20%肿瘤细胞生长。

Thani等[20]发现，黑果提取物可以增强胰腺癌常用化疗药物的有效性。研究表明在化疗周期中添加黑果保健营养品，可以提高常规药物的疗效，特别是难以治疗的癌症，如胰腺癌。研究人员在实验室采用著名的胰腺癌细胞株（AsPC-1），评估了单独使用化疗药物吉西他滨、单独使用不同程度的商购黑果提取物、结果发现吉西他滨结合黑果提取物比吉西他滨单独治疗更能有效地杀死癌细胞。

3.4 消化系统疾病

在西方和许多亚洲国家，饮食和生活习惯的改变导致肥胖和代谢综合症发生率显著增加，也导致非酒精性脂肪肝病（NAFLD）发病率显著增加。现有文献数据显示，黑果产品有助于预防消化道疾病，如非酒精性脂肪肝病（NAFLD），这是一种很常见的消化系统疾病。Boncheva等[22]、王等[23]等利用黑果提取物对诱导HepG2细胞脂肪并建立的（NAFLD）模型的体外治疗，由于花青色素3-葡萄糖苷拥有B环（-OH）与甘油三酯结合导致肝细胞脂肪积累的降低，改变了由油酸引起的非酒精性脂肪肝，导致这些细胞活性氧的形成和甘油三酯积累减少。

Valcheva等[24]报道，黑果果汁降低血浆和胃粘膜中脂质过氧化作用的生物标志物-丙二醛（MDA）水平，减少胃溃疡的大小和发病率。连续4周在大鼠饮食中添加黑果果汁，剂量对应人类的日摄入量约为0.5、1 L和2 L的果汁，提高了胃液pH值，阻滞了消化性溃疡疾病的发展，降低血清甘油三酯和总胆固醇的浓度，进而降低了患肝硬化的风险[25]。

Boncheva等[22]证实，在健康的生活方式下，持续60天给非酒精性脂肪肝患者每天服用200 mL黑果果汁（每天3次--餐前20 min服用），能更有效地改善肝功能（评估基于血清肝酶标记的活性），碳水化合物代谢（包括空腹血糖、基础胰岛素、糖化血红蛋白）和血清脂质参数（总胆固醇、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白胆固醇、甘油三酯、载脂蛋白A1，和载脂蛋白B）。

4 综述

综上所述，随着人们生活节奏的加快和工作压力的加大，食品营养、安全和保健问题日益受到关注，黑果腺肋花楸果实及其制品凭借对人类健康保健方面的突出优势越来越受消费者欢迎。许多无可争辩的研究证实，黑果对某些疾病的预防和治疗是有效。现有的数据表明，黑果和黑果产品具有抗氧化、抗炎、抗菌性等功效，是有效的预防和治疗非传染性疾病的膳食补充剂，特别是心血管系统疾病、糖尿病和消化系统疾病。此外，从各种体外模型获得的数据表明，长期定期食用黑果产品和黑果果汁的提取物可能会防止某些类型的癌症，但是这些结果尚需要从体内模型的实验中确认。同时，黑果及其产品对皮肤疾病、感冒、生殖系统和神经系统疾病的治疗以及改善视力均有一定的疗效。就像日常饮用绿茶有益健康一样，日常消费黑果及黑果产品给人类带来有益健康的属性并不广为人知。由于黑果中富含花青素，可以作为改善视力的膳食补充剂。在人们日益重视健康和回归自然的今天，可以预见，开发黑果花青素化合物具有广阔的市场前景。

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Research Progress of Anthocyanin Antioxidant Function in Aronia melanocarpa

SUN Zhi-mou，ZHOU Xu，ZHANG Jia-lin，LI Tao
（Jilin Province Light Industry Design&Research Institute，Changchun 130021，Jilin，China）

Aronia melanocarpa berries constitute a very rich source of numerous substances，including mainly polyphenols（proanthocyanidins，anthocyanins，flavonoids，and phenolic acids），and they can effectively remove the free radical in the human body which is the most effective natural antioxidant in the world，Unlike other antioxidants，it can through the blood brain barrier，protect the brain and nervous system directly，possessing antioxidative，anti-inflammatory，antiviral，anticancer，antiatherosclerotic and antidiabetic properties.This paper was on the basis of foreign Aronia melanocarpa polyphenols antioxidant activity，products and clinical application were reviewed，in order to provide a certain theoretical basis for the development of Aronia melanocarpa functional health food and drug.

Aronia melanocarpa；anthocyanin；antioxidant

2016-10-28

孙智谋（1964—），男（汉），研究员，本科，研究方向：食品研究与开发。

10.3969/j.issn.1005-6521.2017.16.047